Ở một nhà xưởng có nhiều động cơ, biến tần, máy nén, máy CNC hoặc dây chuyền tự động, con số kWh trên công tơ điện thường chưa đủ để giải thích vì sao tiền điện tăng hoặc một thiết bị hoạt động kém ổn định. Cùng một mức điện năng tiêu thụ, chất lượng nguồn điện và cách các phụ tải sử dụng điện vẫn có thể rất khác nhau.
Bởi vậy, nhu cầu theo dõi điện 3 pha thường được chia thành hai mức. Một bên cần biết đã tiêu thụ bao nhiêu điện, bên còn lại cần biết nguồn điện đang hoạt động như thế nào.
Theo dõi điện 3 pha liên tục cần ghi lại những thông số nào?
Một thiết bị giám sát điện 3 pha cơ bản thường theo dõi điện áp, dòng điện, công suất và điện năng tiêu thụ của từng pha. Dữ liệu được lưu lại theo thời gian giúp người phụ trách kỹ thuật nhìn ra thời điểm phụ tải tăng mạnh hoặc có sự thay đổi khác thường.
Chẳng hạn, một dây chuyền thường tiêu thụ khoảng 40 kW vào ca sáng nhưng tăng lên 65 kW vào một khung giờ cố định. Dữ liệu theo dõi liên tục sẽ giúp xác định thời điểm xuất hiện mức tải này thay vì phải dựa vào hóa đơn điện cuối tháng.
Các thông số thường được quan tâm gồm:
+ Điện áp từng pha.
+ Dòng điện từng pha.
+ Công suất tác dụng kW.
+ Điện năng tiêu thụ kWh.
+ Công suất phản kháng kVAR.
+ Hệ số công suất.
+ Độ lệch giữa các pha.
Tùy mục đích sử dụng, dữ liệu có thể được xem trực tiếp trên màn hình, ứng dụng điện thoại hoặc đưa về máy tính, PLC và hệ thống SCADA.
Muốn biết nhà máy tiêu thụ điện nhiều vào lúc nào, cần có dữ liệu theo thời gian
Một lần đo tại tủ điện chỉ cho biết trạng thái của nguồn điện ở thời điểm đo. Dữ liệu được ghi liên tục lại cho thấy cả quá trình thay đổi của phụ tải.
Đây là phần khá hữu ích đối với nhà máy có nhiều ca sản xuất. Người phụ trách có thể đối chiếu lượng điện tiêu thụ theo giờ, ngày hoặc từng ca để tìm ra những khoảng thời gian sử dụng điện cao bất thường.
Dữ liệu lịch sử cũng giúp so sánh giữa các ngày sản xuất, giữa các dây chuyền hoặc giữa các giai đoạn trước và sau khi thay đổi thiết bị.
Ví dụ, sau khi thay một động cơ mới, mức tiêu thụ điện của cùng một dây chuyền tăng lên đáng kể. Nếu đã có dữ liệu trước đó, kỹ sư có thể nhận ra sự thay đổi này nhanh hơn và tiếp tục kiểm tra tải, động cơ hoặc điều kiện làm việc.
Công tơ 3 pha đáp ứng nhu cầu theo dõi điện năng cơ bản
Với nhu cầu chủ yếu xoay quanh lượng điện tiêu thụ, công tơ điện tử 3 pha là phương án khá phổ biến. Thiết bị có thể được lắp cố định tại tủ điện và ghi nhận các thông số như V, A, kW và kWh. Một số dòng sử dụng kết nối không dây cho phép xem dữ liệu trên điện thoại, trong khi các thiết bị dùng RS-485/Modbus có thể đưa dữ liệu về bộ điều khiển hoặc phần mềm quản lý năng lượng.
Cách này phù hợp với nhu cầu theo dõi mức tiêu thụ của một khu vực, dây chuyền hoặc toàn bộ nhà xưởng.
Tuy nhiên, câu chuyện sẽ khác khi doanh nghiệp đang tìm nguyên nhân khiến máy móc hoạt động bất thường, aptomat tác động hoặc dây chuyền thỉnh thoảng bị dừng.
Chỉ nhìn kWh chưa thể biết nguồn điện có vấn đề hay không
Một dây chuyền có thể tiêu thụ điện ở mức bình thường nhưng vẫn gặp sụt áp, quá áp, lệch pha hoặc sóng hài. Những hiện tượng này có thể diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn nên công tơ thông thường khó cho thấy nguyên nhân.
Đặc biệt, các thiết bị điện tử công suất, biến tần, bộ nguồn chuyển mạch, máy CNC và dây chuyền tự động có thể nhạy cảm với những thay đổi của nguồn điện.
Lúc này, nhu cầu không còn dừng ở câu hỏi “nhà máy dùng bao nhiêu điện?” mà chuyển sang “nguồn điện đang có vấn đề gì?”.
Đó là lúc máy phân tích chất lượng điện năng phát huy vai trò rõ hơn.
Máy phân tích chất lượng điện năng giúp nhìn sâu hơn vào nguồn điện 3 pha
Các dòng máy như máy phân tích chất lượng điện năng Fluke có khả năng ghi nhận nhiều thông số của nguồn điện trong thời gian dài, đồng thời lưu lại các sự kiện bất thường để kỹ sư phân tích sau đó.
Sự khác biệt nằm ở lượng dữ liệu thu được. Ngoài công suất và điện năng, máy còn có thể hỗ trợ phân tích những vấn đề như:
+ Sụt áp và quá áp xuất hiện trong quá trình vận hành.
+ Sóng hài điện áp và dòng điện gây méo dạng sóng.
+ Độ lệch pha giữa các pha.
+ Hệ số công suất và công suất phản kháng.
+ Các sự kiện bất thường xảy ra tại nguồn hoặc phụ tải.
Nhờ vậy, dữ liệu đo có thể được dùng để tìm nguyên nhân thay vì đơn thuần ghi nhận mức tiêu thụ.
Chẳng hạn, cùng một mức công suất hữu ích, hệ số công suất thấp khiến dòng điện cần thiết tăng lên. Theo dõi cả công suất, dòng điện và hệ số công suất sẽ giúp kỹ sư có thêm cơ sở đánh giá tình trạng phụ tải và hệ thống bù công suất phản kháng.
Sóng hài tăng cao có thể được phát hiện từ dữ liệu đo liên tục
Các phụ tải điện tử như biến tần, bộ nguồn, UPS hay thiết bị điều khiển công suất có thể tạo ra thành phần sóng hài trên nguồn điện.
Mức sóng hài tăng cao có thể kéo theo hiện tượng nóng dây dẫn, máy biến áp hoặc các thành phần điện khác, đồng thời ảnh hưởng đến một số thiết bị nhạy cảm.
Một công tơ chỉ ghi nhận lượng điện tiêu thụ sẽ không trả lời được câu hỏi này. Máy phân tích chất lượng điện năng có thể ghi nhận thành phần sóng hài và cho thấy mức độ méo của điện áp, dòng điện tại từng thời điểm. Đây cũng là lý do dữ liệu theo dõi liên tục có giá trị hơn một phép đo đơn lẻ trong những bài toán cần tìm nguyên nhân sự cố.
Tìm hiểu về sóng hài:
Sóng hài là gì? Những phương pháp giảm nhiễu sóng hài hiệu quả
Giảm nguy hại từ sóng hài trên lưới điện
Theo dõi liên tục nên bắt đầu từ đâu?
Cách triển khai có thể bắt đầu từ tủ điện tổng, sau đó mở rộng sang những nhánh có mức tiêu thụ lớn hoặc thường xuyên phát sinh sự cố.
Bước đầu tiên, ghi nhận mức điện áp, dòng điện, công suất và điện năng của từng pha để hình thành dữ liệu cơ sở.
Tiếp theo, theo dõi phụ tải qua các khung giờ sản xuất để nhận biết thời điểm công suất tăng cao hoặc xuất hiện sự thay đổi bất thường.
Sau đó, nếu nhà máy gặp hiện tượng mất điện ngắn hạn, máy tự khởi động lại, biến tần báo lỗi hoặc động cơ nóng bất thường, có thể chuyển sang máy phân tích chất lượng điện năng để ghi lại sự kiện và dạng sóng liên quan.
Cuối cùng, đối chiếu dữ liệu điện năng với lịch sản xuất, tình trạng máy móc và các lần bảo trì. Cách này giúp khoanh vùng nguyên nhân dựa trên dữ liệu thay vì phỏng đoán.
Đọc thêm: Đi tìm nguyên nhân mất điện ngắn hạn bằng máy phân tích điện năng
Lựa chọn thiết bị đúng và chuẩn
Nhu cầu theo dõi điện năng 3 pha không phải lúc nào cũng cần đến máy phân tích chất lượng điện năng cao cấp.
Nhà xưởng cần biết lượng điện tiêu thụ theo từng khu vực có thể bắt đầu bằng công tơ 3 pha hoặc đồng hồ đo công suất có khả năng ghi dữ liệu. Hệ thống cần đưa dữ liệu về PLC hoặc SCADA có thể ưu tiên thiết bị hỗ trợ RS-485/Modbus.
Còn với những nơi thường xuyên gặp sụt áp, quá áp, sóng hài, lệch pha hoặc sự cố điện khó tái hiện, FLUKE-1773 và các dòng máy phân tích chất lượng điện năng tương ứng sẽ phù hợp hơn cho quá trình ghi nhận và phân tích.
Điểm quan trọng nằm ở việc xác định doanh nghiệp cần theo dõi lượng điện đã sử dụng, hay cần tìm hiểu chất lượng nguồn điện đang ảnh hưởng thế nào đến máy móc. Hai nhu cầu này có thể sử dụng những nhóm thiết bị hoàn toàn khác nhau.
EMIN cung cấp các giải pháp đo điện năng và phân tích chất lượng điện năng cho nhà xưởng, tủ điện, dây chuyền sản xuất và các phụ tải 3 pha, giúp doanh nghiệp xây dựng dữ liệu theo dõi điện phù hợp với quy mô và mục đích sử dụng.
